JPS5870848A - 高熱法ケイ酸の分散液のグラインドメ−タ値を低下させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 物質を中砕（５０〜５００　ｔｔｍ　）、微砕（５〜５
０μｍ）および更に超微細度（〈５μｍ）に細砕するこ
とは実地で一般に常用である。すべての細砕化の課題に
対して各課題の特殊性に適合させた多数の工業用装置が
提示され、かつ運転されている。細砕の問題および種々
の装置に関すル一覧が１ウルマンズ・エンツイクロヘテ
イー・デア・テヒニツシエン・ヒエミー（Ｕｌｌｍａｎ
−ｎｓ　Ｅｎｚｙｋｌｏｐａｄｉｅ　ｄｅｒ　ｔｅｃｈ
ｎｉｓｃｈｅｎ　Ｃｂｅｍｉｅ　）“〔第３版、第１巻
、６１６〜６３８頁〕にある。

しかしその平均−次粒度が機械的な細砕によって得られ
るよりも著しく小さな（５〜５０μｍ）物質様がある。

これは高分散性ケイ酸、特に高熱法による、すなわち気
相から得られるケイ酸の物質様であり、その−炭粒子お
よび凝結体の分布は第１図および第２図のグラフで表わ
すことができ、該グラフは比表面積約２０Ｏｎ？／ｙの
高熱法ケイ酸を例として示す。

表面積２００ｒｒ？／ｌを有する高熱法によるケイ酸の
一次粒子および凝結体は電子顕微鏡で可視化することが
できる。第３図は相応する写真を示す。

高熱法によるケイ酸の一次粒子および凝結体はより大き
な集合体、凝集物に集合し、この凝集物は一次粒度が小
さければ小さい程あるいは比表面積が大きければ大きい
程かつ材料がより強く圧縮されていればいる程通常よシ
大きくなる。第４図による電子光学写真は比較的強力に
凝集した高熱法ケイ酸を示す。

これらの凝集物をまとめる結合力は比較的弱い。しかし
これらの凝集物を液体系に混入および溶解する際に一次
粒子および凝結体もしくは僅かに凝集した粒子を均一に
分配するために一定の剪断力の使用が必要である。分散
には用途に応じて種々の混合装置が使用され、その際そ
の選択には系の粘度および多孔度並びに凝集物の強度お
よび所望の均一性が決定的である。第５図は塗料、染料
およびプラスチックの分野で慣用の装置の一覧である。

簡単な攪拌機、例えば羽根攪拌機を用いて少量のケイ酸
を直接混入することは大てい十分には実施できず、特に
低粘度の系に関わる場合には実施できない。他方で塗料
および染料製造業者および加工業者は主として増粘剤お
よびチキソトロピー剤として使用されるケイ酸をきわめ
て簡単な装置を用いて、かつできる限シ僅かな時間およ
びエネルギーの消費で使用技術的に最適な分配を達成す
ることに関心がある。第６図に羽根攪拌機を用いた劣悪
な直接混入の場合と不飽和ポリエステル樹脂の８係−母
ペーストを介して三本ロールミルを用いて良好に分散し
た場合の粘度増加の差を示す。

羽根撹拌機分散の場合には粗大なケイ酸凝集物が十分に
は細砕されず、かつ粘度とチキソトロピーの上昇にはき
わめて僅かな寄与をするにすぎない。データは分散剤と
してＵＰ−樹脂（不飽和樹脂）に関する。

液体系以外の、すなわち実際には空気中で分散するかま
たは従来の意味で粉砕することにより凝集物の大きさを
減少させることは制限された範囲内での、み可能である
、それというのも材料の所与の凝集性では細砕に引続い
て直ちに元の凝集状態に復するからである。し戸しこの
効果は機械的な処理によって強力に解果され、かつこの
形状で搬送および貯蔵可能ではない材料を改めて凝集し
た後は現われない。貯蔵時間も新たな凝集物増大の意味
で影響しよう。

分散されたケイ酸の分布状態および分散液の最大の凝集
物の大きさく粒度）に関する基準値および棟側等級とし
ていわゆるグラインドメータ値（ドイツ工業規格ＤＩＮ
　５３２０’３による）が使用される。

ところでＵＰ−樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）／ケイ
酸分散液のグラインドメータ値を、ケイ酸を好適な装置
を用いた粉砕工程にかけ、かつ低い粒度の凝集物の不安
定な状態を、表面を好適に変性して粉砕工程の凝集物破
片の再凝集を回避することによシ安定化すること・によ
り改善し得ることが判明した。

本発明の目的は高分散性ケイ酸の分散性を改善する方法
であり、該方法は高分散性ケイ酸を粉砕し、同時にその
表面を粉砕することよシ成る。

分散性の改善は同様に高分散性ケイ酸の粉砕を疎水化（
表面変性）されたケイ酸の存在で実施する場合にも達成
される′。

本発明の優れた実施形においては表面変性剤を蒸気状で
粉砕の間に添加する。

疎水性ケイ酸もしくは変性剤０．１〜５係の使用が特に
有利であると示された。優れた実施形では疎水性ケイ酸
として高熱法による疎水性ケイ酸を使用することができ
る。

粉砕には有利にディスクミルおよびジェットミルが好適
である。

ディスクミルでは衝撃インパルスに高速空気流および乱
流による付加的な摩擦が重なシ、これは凝集物の細砕に
は特に有効かつ同時に穏和であると示された。

ジェットミルが特に好適であると示された。、このミル
では高速のガス流および渦流中に生成物粒子が懸濁され
、その際該粒子は互いに粉砕される。

本発明による方法はすべての公知のケイ酸、例えば沈澱
ケイ酸、高熱法で製造されたケイ酸またはアークケイ酸
で使用することができる。

有利に高熱法で製造されたケイ酸で使用する。

変性法および変性剤はきわめて多様であってよい。ただ
変性剤または変性された剤が同時に粉砕装置の範囲内で
利用で゛きることが重要である。それというのも粉砕物
の分離部および破断部が電荷の非平衡によって特に高い
反応性を有し、そのだめに電荷平衡および架橋形成によ
シ物質の自然なまたは連続、的な再結合を行ない、より
高次の凝結体および凝集物となることが示されたからで
ある。これを回避または減少させるためにはこの反応性
の中心を同時に粉砕工程で瞬間的に飽和もしくは被覆す
る必−要がある。

これは粉砕前のケイ酸に数チの割合で既に有機的に完全
に変性された類似の粒度のケイ酸を均一に添加混合し、
その際混入の均一性は、引続く粉砕で有機的に変性され
た破片が粉砕物のすべての空間部分に存在することが保
証される点でのみ重要である。これらが反応性中心に重
なり、かつスペーサとして再凝集を防止する。すなわち
有機的に変性されたケイ酸の凝集傾向は表面に大きな表
面密度のシラノール基を有するケイ酸の凝集傾向よシも
きわめて小さい。それというのもシラノール基は場合に
より架橋基として水分子の介在下に水素架橋結合を形成
することができ、これによシ凝集物形成が行なわれるか
らである。

同じ原因が、塗料および染色の分野で大規模にオス用す
ることが知られている増粘およびチキントロピー効果を
も有する。

優れた疎水化剤はオルガノシランであシ、中でも特にト
リメチルクロルシラン、ジメチルジクロルシランまたは
そのエステル、例えばトリメチルモノエトキシシランお
よびヘキサメチルジシラザンである。長鎖の有機リガン
Ｐを備えたシランも有利に疎水化に使用される。

前記のオルガノシランまたは物質、例えばシラノール基
とエステル化するｔ−ブチルアルコールを直接粉砕室に
蒸気状で吹き込むことによシ粉砕工程で直接使用するこ
とも可能である。

この場合には後の脱酸を省略するためにエステル化され
たオルガノシランがオルガノクロルシランよりも優れて
いる。蒸発可能な変性剤の使用およびその粉砕室への直
接導入は疎水性ケイ酸の使用に対して２種類の固体成分
の作業°および時間集約的な均一な混合が省略される利
点を有する。

例えばアエロジル２００として市販されているような、
ＢＥＴ−表面積２００±２．５　ｒｒ？／　ｆを有する
高熱法ケイ酸は本発明による方法で処理されなかった場
合ＵＰ−樹脂〔不飽和ポリエステル樹脂：ルドパル（Ｌ
ｕｄｏｐａｌ　）　Ｐ　６　（’スフ社））（２％−デ
ィツル、２−分散）中でＤＩＮ規格により規定されたグ
ラインドメータ値５０〜６０を有している。これらの高
熱法ケイ酸を付加的にょシ圧縮すると（１００〜１２０
ｒ／ｚ　）、グラインドメータ値も明らかに高くなり（
すなわち〉１００）、これによシ増粘剤およびチキソト
ロピー剤として使用する際に分散するためにす加的な、
少なからぬカが必要である。それとは異なシ本発明によ
る変性および後粉砕によりより高度な圧縮の場合に゛も
グラインドメータ値の著しい低下が達成される。

次に実施例につき本発明を詳説する。

例１５ 比表面積約２００ｍ’／Ｐを有する、アエロノに２００
ｃデグッサ社（Ｉ）ｅｇｕｓｓａＡＧ　）　（７）市販
生成物〕タイプの高熱法ケイ酸中にジメチルジクロルシ
ランで疎水化された、同様に高熱法ケイ酸Ｒ９７２（市
販生成物）３重量係を公知の構成のレーディゲ（Ｌ６ｄ
ｉｇｅ　）−混合装置を用いて均一に混入する。引続き
変性された混合物をジェットミル［Ｃｏｎｄｕｘ’　Ｃ
ＬＭ　６０型〕中で噴射圧４・々−ルかつＩ　Ｋｇ　／
　ｈの負荷で粉砕する。引続き生成物を公知方法で圧縮
して７３　ｔ　／　ｔにする。ＤＩＮ−試験方法によ）
再度分散すると、グラインドメータ値僅かに３５が測定
される。

ノメチルジクロルシ、ランで疎水化されたケイ酸を圧縮
度１０’７ｔ／ｌを有する親゛水性ケイ酸の使用量に対
して５係使用する場合後の分散法は同様にグラインドメ
ータ値３５に相当する。

例２ アエロジル３００（デグッサ社製）の夕・ｒプの比表面
積３００ｒｒ？／１を有する高熱法ケイ酸は圧縮しない
状態でグラインドメータ値７５〜８０を有し、かつ突固
め重量８３．８　ｔ　／　ｔに相応する圧縮の後グライ
ンドメータ値≧１０ｏを有する。この難分散性ケイ酸に
ＨＤＫＨ２０００（ワンカー社（Ｆｊｒｍａ　Ｗａｃｋ
ｅｒ　）の疎水性ケイ酸の市販基）３係をレーデイゲ混
合装置または仙の好適な装置を用いて均一に混入し、引
続きディスクミル〔アル、ａイン（Ａｌｐｉｎｅ　）ｌ
　６０７型）中で一緒に粉砕すると、この処理後は突固
め重量２８．１ｒ／ｉでグラインドメータ値１０を有し
、かつ約５０ｙ　／　ｔに圧縮後はグラインドメータ値
１５〜２０が認められる。

例３ 比表面積２００ｔｒ？／？の高熱法ケイ酸（アエロジル
２０００、デグッサ社）を例１と同様にして、しかし予
め疎水性ケイ酸を混入せずにジェットミル中で粉砕する
。この粉砕工程と同時にケイ酸の重量による通過量に対
してトリメチルモノエトキシシランを１時間につき３チ
蒸気状で導入する。シランは有利に粉砕物の反応性破断
部とエタノールの分離下に反応し、かつそうして再結合
して大きな凝集物および凝結体となるのを防止する。圧
縮されない物質（２６？／ｌ）のグラインドメータ値は
２ｏである。圧縮物質（７５ｒ／ｌ）はグラインドメー
タ値２５を有する、４週間後の再測定でも同じ結果が得
られる。。

例４ 例１および例３と同様にして、しかしシランの代わシに
ｔ−ブチルアルコールを用いて実施する。ｔ−ブチルア
ルコールはケイ酸のシラノール基とエステル化および水
分離下に、かつ特に粉砕物の反応性の新しい破断部と反
応する。

この処理の結果は例３の結果と同じである。

例５（比較例） 比表面積３００ｍ”／ｆを有する高熱法ケイ酸（デグツ
サ社の市販製品アエロジル３ｏｏ）を例２のようにして
、しかし疎水性ケイ酸の混入を省略してディスクミル中
で単に粉砕する。この処理後の未圧縮ケイ酸のグライン
ドメータ値は先ず２５である。ケイ酸を５０１　／　１
に圧縮すると、グライン１メータ値は３０に上昇し、か
つ更に７５９／ｌに圧縮すると、約４０にまで上る。こ
の変性せずに粉砕したケイ酸を長期貯蔵すると、同様に
グラインドメータ値の上昇が認められる。例えば粉砕さ
れた、変性されていない、かつ５０？／ｌに圧縮された
ケイ酸は３ケ月後グラインドメータ値５０〜６０を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は高熱法ケイ酸の一次粒子および凝
結体の分布を示した図であり、第３図は高熱法ケイ酸の
一次粒子および凝結体の電子顕微鏡写真による図であり
、第４図は比較的強力に凝集した高熱法ケイ酸の電子光
学写真による図であり、第５図は粉砕装置の一覧図であ
り、かつ第６図はケイ酸を直接混入した場合と不飽和破
りエステル樹脂の８係−母ペーストを介して分散した場
合の粘度増加を比較した図である。 肚屓ｉ面）−一一伽 杭Ｌ（ｎｍＪ　　　　−−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高分散性ケイ酸の分散液のグラインドメータ値を低
   下させるための方法において、高分散性ケイ酸を粉砕し
   、同時にその表面を変性させることを特徴とする、高分
   散性ケイ酸の分散液のグラインドメータ値を低下させる
   方法。 ２、高分散性ケイ酸を疎水性にされたケイ酸との混合物
   で粉砕する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、粉砕中に表面変性剤を蒸気状で添加する、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。